KR20150023654A - 풍력 터빈을 위한 안전 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 복수의 드라이브 시스템들(15, 16, 17) 및 적어도 하나의 안전 스위칭 디바이스(24)를 포함하는 피치 시스템(23) ― 적어도 하나의 안전 스위칭 디바이스(24)에 의해, 드라이브 시스템들(15, 16, 17) 각각은 적어도 하나의 제어 신호에 따라 안전한 위치로의 이동을 수행하도록 제어될 수 있음 ― , 피치 시스템(23)에 인접한 기계 부분에 제공되고, 전송 디바이스(32) 및 제어기(29)를 포함하는 안전 회로를 포함하는 풍력 터빈을 위한 안전 시스템에 관한 것이며, 제어기(29)에 의해, 적어도 하나의 제어 신호가 생성될 수 있고, 적어도 하나의 제어 신호는 전송 디바이스(32)에 의해 제어기(29)로부터 안전 스위칭 디바이스(24)로 전송될 수 있고, 제어 신호는 적어도 2 개의 제어 신호들(EFC 1, EFC 2)의 형태로 제어기(29)에 의해 생성 및/또는 출력될 수 있고, 제어 신호들(EFC 1, EFC 2)은 전송 디바이스(32)에 의해 제어기(29)로부터 안전 스위칭 디바이스(24)로 전송될 수 있고, 안전-관련 에러는 제어 신호들(EFC 1, EFC 2)을 평가함으로써 안전 스위칭 디바이스(29)에 의해 안전 회로에서 검출될 수 있고, 드라이브 시스템들(15, 16, 17) 각각은, 그러한 에러가 존재하면 안전한 위치로 이동하도록 제어될 수 있다.
Description
본 발명은 복수의 드라이브 시스템들 및 적어도 하나의 안전 스위치 디바이스를 포함하는 피치 시스템을 포함하는 풍력 터빈을 위한 안전 시스템(적어도 하나의 안전 스위칭 디바이스에 의해 드라이브 시스템들 각각은 적어도 하나의 제어 신호에 따라 안전한 위치로의 이동을 수행하도록 제어될 수 있음), 및 피치 시스템에 인접한 기계 부분에 제공되고 전송 디바이스 및 제어기를 포함하는 안전 회로(제어기에 의해 적어도 하나의 제어 신호가 생성될 수 있고, 적어도 하나의 제어 신호는 제어기로부터 안전 스위칭 디바이스로 전송될 수 있음)에 관한 것이다.
EP 1 910 670 B1로부터, 전기 에너지를 생성하기 위한 발전기, 피치-조절 가능 로터 블레이드들로 발전기를 구동시키는 로터 및 중앙 제어 디바이스를 포함하는 풍력 발전소가 알려져 있고, 여기서 조절 드라이브 유닛, 중앙 제어 디바이스들로의 통신 링크 및 레귤레이터를 포함하는 개별적인 피치 디바이스들에는 로터 블레이드들이 제공되고, 여기서 로터 블레이드들은 풍력 발전소를 정지시키기 위해 정지 위치로 유도될 수 있다. 개별적인 피치 디바이스들은 또한 결함 검출기 및 그들 자신의 트리거링 메커니즘을 포함하고, 여기서 결함 검출기는 비정상 동작 상태들을 인식하도록 구성되고, 트리거링 메커니즘에 접속되고, 이것은 각각의 로터 블레이드로 하여금 오프 위치로 이동되게 한다.
종래의 안전 시스템이 도 6에 도시되고, 여기서 고차 제어기 및/또는 직접적으로 다양한 긴급 정지/센서 디바이스들에 의해 트리거링되는 EFC 신호는 제어기(예를 들면, 톱박스)로부터 단일 채널 상에서 전송 디바이스(예를 들면, 슬립 링)를 통해 피치 시스템으로 전달된다. EFC 신호는 원칙적으로 24 V DC 신호이고, 여기서 표현, EFC는 용어 "Emergency Feather Command"의 약자이다. 피치 시스템에서, 이러한 신호는 3 개의 드라이브 시스템들에 걸쳐 분배된다. 이러한 EFC 신호가, 예를 들면, 신호 상태 변화로 인해 트리거링되면, 모든 3 개의 드라이브 시스템들에 대해, 안전 위치(종료 위치)로의 이동이 개시된다. 따라서, EFC 신호는 로터 블레이드들을 안전한 위치 또는 종료 위치로 회전시키기 위한 안전 스위칭 디바이스로의 제어 커맨드를 나타낸다.
예를 들면, 간섭 전압의 유도로 인해 이러한 EFC 안전 체인에서 에러가 발생하면, 이러한 EFC 신호를 통한 안전한 위치로의 이동의 개시가 더 이상이 가능하지 않다. 그러나, 동시에, 제어 시스템(터빈 제어부)은 또한 결함들을 인식하고, 통신 시스템(버스 시스템)을 통해 대응하는 조치들을 개시한다. 따라서, 터빈 제어부 및 버스 시스템은 SRP/CS의 컴포넌트 부분이고, 기계류 지침(Machinery Directive)의 요건들을 준수해야 한다. 본원에 사용된 표현, SRP/CS는 제어 시스템의 안전-관련 부분들(Safety-Related Parts of Control System)의 약자이다.
그러나, 결함 시에 상기 절차는 단점들과 연관되고, 단점들 중 일부는 아래에 표시된다.
- 버스 시스템 및 제어 시스템(터빈 제어부)은 SRP/CS의 컴포넌트 부분이고, 기계류 지침 면에서 고려되어야 한다.
- 제어 시스템과 안전 시스템 사이의 어떠한 구별이 더 이상 존재하지 않는다.
- 전송 디바이스(예를 들면, 슬립 링)에서의 에러들은 버스 시스템 및/또는 EFC 신호에서 결함들을 발생시킬 수 있다.
이것에 기초하여, 본 발명의 목적은 상술된 단점들을 회피할 수 있는 것이다.
이러한 목적은 청구항 제 1 항에 따른 안전 시스템에 의해 본 발명에 따라 달성된다. 본 발명의 바람직한 전개들은 종속항들 및 다음의 설명에 표시된다.
풍력 터빈을 위한 본 발명에 따른 안전 시스템은 복수의 드라이브 시스템들 및 적어도 하나의 안전 스위칭 디바이스를 포함하는 피치(pitch) 시스템 ― 적어도 하나의 안전 스위칭 디바이스에 의해, 드라이브 시스템들 각각은 적어도 하나의 제어 신호에 따라 안전한 위치로의 이동을 수행하도록 제어될 수 있음 ― , 및 피치 시스템에 인접한 기계 부분에 제공되고, 전송 디바이스 및 제어기를 포함하는 안전 회로 ― 제어기에 의해, 적어도 하나의 제어 신호가 생성될 수 있고, 적어도 하나의 제어 신호는 전송 디바이스에 의해 제어기로부터 안전 스위칭 디바이스로 전송될 수 있음 ― 를 포함하고, 제어 신호는 적어도 2 개의 제어 신호들의 형태로 제어기에 의해 생성 및/또는 출력될 수 있고, 제어 신호들은 전송 디바이스에 의해 제어기로부터 안전 스위칭 디바이스로 전송될 수 있고, 안전-관련 에러는, 예를 들면, 자신의 전송 디바이스에서, 특히 제어 신호들을 평가함으로써 안전 스위칭 디바이스에 의해 안전 회로에서 검출될 수 있고, 그러한 에러가 존재하는 경우에, 드라이브 시스템들 각각은 안전한 위치로의 이동을 수행하도록 제어될 수 있다.
안전 회로에서의 안전-관련 에러가 안전 스위칭 디바이스에 의해 검출될 수 있기 때문에 그리고 추가로 드라이브 시스템들 각각이 안전 스위칭 디바이스에 의해 비상 탈출을 수행하도록 제어될 수 있기 때문에, 그러한 에러가 존재하면, 안전-관련 에러의 검출 및 안전한 위치로의 이동을 수행하기 위한 드라이브 시스템들의 제어가 피치 시스템에서 발생한다. 따라서, 풍력 터빈의 제어 시스템을 통한 우회로(detour)가 더 이상 불필요하여, 최신 기술로부터 알려진 단점이 회피되도록 허용한다. 안전 시스템은 특히 안전 체인을 형성 또는 포함하거나 및/또는 안전 시스템은 특히 안전 장치를 형성 또는 포함한다. 안전 회로 및 안전 스위칭 디바이스는 바람직하게는 안전 체인을 형성하거나 및/또는 안전 체인은 안전 회로 및 안전 스위칭 디바이스를 포함한다. 피치 시스템이 안전 스위칭 디바이스를 포함하기 때문에, 안전 체인은 또한, 예를 들면, 안전 회로 및 피치 시스템을 포함할 수 있다. 안전 회로는 특히 안전 회로 디바이스를 형성한다. 제어기는 또한 특히 제어기 디바이스를 형성한다.
안전 스위칭 디바이스에 의한 안전 회로에서의 안전-관련 에러의 검출은 특히 적어도 2 개의 제어 신호들로 인해 가능하다. 하나의 구성에 따라, 제어 신호들은 안전 스위칭 디바이스에 의한 타당성(plausibility) 체크를 겪을 수 있고, 안전 회로에서의 안전-관련 에러의 존재는 타당성 체크의 결과로부터 검출될 수 있다.
하나의 개발에 따라, 타당성 체크 동안에, 제어 신호들에 부가하여, 적어도 하나의 다른 신호가 포함되고, 적어도 하나의 다른 신호는, 특히 전송 디바이스에 의해, 안전 스위칭 디바이스로 전송될 수 있다. 따라서, 바람직하게는, 안전 스위칭 디바이스에 의해, 제어 신호들은 적어도 하나의 다른 신호와 함께 타당성 체크를 겪을 수 있고, 적어도 하나의 다른 신호는 전송 디바이스에 의해 안전 스위칭 디바이스로 전송될 수 있다.
이러한 방식으로, 타당성 체크의 신뢰성이 추가로 증가될 수 있다.
안전 스위칭 디바이스는 바람직하게는 단락-회로 검출 및/또는 교차-회로 검출을 포함한다. 단락-회로 또는 교차-회로의 존재는 바람직하게는 타당성 체크의 결과로부터 안전 회로에서의 안전-관련 에러로서 검출될 수 있다. 단락- 및 교차-회로 검출을 포함하는, 피치 시스템 내의 적어도 하나의 안전 스위칭 디바이스의 사용을 통해, 특히 제어기로부터 전송 디바이스를 통한 피치 시스템까지의 제어 신호들의 신뢰할 수 있는 전송이 보장될 수 있다.
바람직하게는, 제어 신호는 적어도 2 개의 제어 신호들의 형태로 제어기에 의해 중복으로 생성 및/또는 출력될 수 있다. 따라서, 제어 신호들은 바람직하게는 동일하거나 및/또는 중복된 신호들을 수반한다. 제어 신호들이 서로 상이하면, 안전 회로에서의 안전-관련 에러가 존재할 가능성이 매우 높다.
제어 신호들은 바람직하게는 안전 스위칭 디바이스에 의해 서로 비교될 수 있다. 특히, 안전 회로에서의 안전-관련 에러의 존재는 안전 스위칭 디바이스에 의한 이러한 비교의 결과로부터 검출될 수 있다. 따라서, 타당성 체크는 바람직하게는 서로에 대한 제어 신호들의 비교를 포함한다.
제어 신호들 중 적어도 하나 또는 제어 신호들이 안전 스위칭 디바이스에 의해 적어도 하나의 다른 신호와 비교될 수 있다면 이롭다. 특히, 안전 회로에서의 안전-관련 에러의 존재는 안전 스위칭 디바이스에 의한 이러한 비교의 결과로부터 검출될 수 있다. 따라서, 타당성 체크는 바람직하게는 제어 신호(들) 또는 제어 신호(들) 중 적어도 하나와 적어도 하나의 다른 신호의 비교를 포함한다.
바람직하게는, 안전 스위칭 디바이스에 의해, 제어 신호가 상이하다는 점에서 안전 회로에서의 안전-관련 에러의 존재가 검출될 수 있다. 이롭게도, 안전 스위칭 디바이스에 의해, 제어 신호들이 특정 시간 기간을 넘어 및/또는 허용된 편차를 넘어 서로 상이하다는 점에서, 안전 회로에서의 안전-관련 에러의 존재가 검출될 수 있다. 이러한 방식으로, 제어 신호들에서의 단락-시간 및/또는 사소한 신호 파동들(fluctuations)이 무시될 수 있다. 지정된 시간 기간은, 예를 들면, 몇 밀리초이다. 지정된 편차는 특히 하위 임계값 및 상위 임계값으로 주어지고, 제어 신호들에서 임계값 사이의 차이는 안전-관련 에러가 존재하지 않고도 다양할 수 있다. 제어 신호들에서의 차이가 하위 임계값에 도달하거나 하위 임계값 미만으로 떨어지거나, 제어 신호들에서의 차이가 상위 임계값에 도달하거나 상위 임계값을 초과하면, 안전 스위칭 디바이스는 안전-관련 에러를 검출한다.
개발에 따라, 제어 신호들이 풍력 터빈의 의도된 바와 같은 동작 동안에 바람직하게는 제로와 상이한 지정된 전압을 갖거나 및/또는 제어 신호들의 무전압(voltage-free) 상태가 안전한 위치로의 이동을 위한 커맨드를 나타내도록, 제어 신호들이 생성될 수 있다. 드라이브 시스템들은, 제어 신호들이 무전압 상태를 취하면, 바람직하게는 안전한 위치로의 이동을 수행하기 위해 안전 스위칭 디바이스에 의해 제어될 수 있다. 이러한 경우에, 제어 신호들 둘 모두는 심지어 실패할 수 있는데, 왜냐하면 안전한 위치로의 이동이 제어 신호들이 의도적으로 무전압인지와 상관없이 또는 안전 회로에서의 에러의 결과로서 수행되기 때문이다. 제어 신호들 둘 모두의 실패가 특히 안전 회로에서의 안전-관련 에러를 나타낸다는 것이 본원에서 유의되어야 한다.
적어도 하나의 제어 신호는 특히 EFC 신호이다. 제어 신호들은 바람직하게는 EFC 신호들이다. 이롭게도, 제어 신호들이 풍력 터빈의 의도된 바와 같은 동작 동안에 바람직하게는 제로와 상이한 지정된 제 1 신호 레벨을 갖도록, 제어 신호들이 생성될 수 있다. 특히, 제 1 신호 레벨은 직류 전압이고, 바람직하게는 제로와 상이한 직류 전압, 예를 들면, 24 V의 직류 전압이다. 제 1 신호 레벨은 바람직하게는 레벨 H를 나타낸다.
이롭게도, 안전한 위치로의 이동을 시그널링하기 위한 제어 신호들이 제 1 신호 레벨과 상이한 지정된 제 2 신호 레벨을 갖는다는 점에서, 제어 신호들이 또한 생성될 수 있다. 제 2 신호 레벨은 특히 레벨 L을 나타내고, 바람직하게는 제 1 신호 레벨보다 더 낮다. 바람직하게는, 제 2 신호 레벨은 제로와 동일하거나 및/또는 제로 전위에 있다. 특히, 제어 신호들은 안전한 위치로의 이동을 수행하기 위해 제어기에 의해 스위칭 오프될 수 있다.
제어 신호들의 신호 레벨들이 서로 상이하면, 안전 회로에서의 안전-관련 에러가 존재할 가능성이 높다. 따라서, 제어 신호들의 신호 레벨들은 바람직하게는 안전 스위칭 디바이스에 의해 서로와 비교될 수 있다. 특히, 안전 회로에서의 안전-관련 에러의 존재는 안전 스위칭 디바이스에 의한 이러한 비교의 결과로부터 검출될 수 있다. 따라서, 타당성 체크는 바람직하게는 서로에 대한 제어 신호들의 신호 레벨의 비교를 포함한다.
바람직하게는, 안전 스위칭 디바이스에 의해, 안전 회로에서의 안전-관련 에러의 존재는, 제어 신호들이 상이한 신호 레벨들을 갖는다는 점에서 검출될 수 있다. 이롭게도, 안전 스위칭 디바이스에 의해, 안전 회로에서의 안전-관련 에러의 존재는, 신호 레벨들이 지정된 시간 기간을 넘어서 및/또는 허용된 편차를 넘어서 서로 상이하다는 점에서 검출될 수 있다. 이러한 방식으로, 단락-시간 및/또는 신호 레벨들에서의 사소한 변동들이 무시될 수 있다. 지정된 시간 기간은, 예를 들면, 몇 밀리초이다. 지정된 편차는 특히 하위 임계값 및 상위 임계값에 의해 주어지고, 여기서 신호 레벨들에서 임계값들 사이의 차이는, 존재하는 안전-관련 에러 없이 다양할 수 있다. 신호 레벨들에서의 차이가 하위 임계값에 도달하거나 하위 임계값 미만으로 떨어지면 또는 신호 레벨들에서의 차이가 상위 임계값에 도달하거나 상위 임계값을 초과하면, 안전 스위칭 디바이스는 안전-관련 에러를 검출한다.
전송 디바이스는 바람직하게는 복수의 전기 라인들을 포함한다. 제어 신호들은 특히 각각의 경우에 전기 라인들 중 하나를 통해 전송되고, 제어 신호들을 전송하는 라인들은 또한 제어 라인들로 지칭된다. 이롭게도, 다른 신호는 또한 전기 라인들 중 하나를 통해 전송된다. 전기 라인들 및/또는 제어 라인들은 특히 전기적으로 분리된 라인들이다.
전송 디바이스는 바람직하게는 슬립 링들 또는 적어도 하나의 슬립 링을 포함하고, 슬립 링을 통해 적어도 하나의 제어 신호 및/또는 제어 신호들이 전달될 수 있다. 이롭게도, 전송 디바이스는 또한 적어도 하나의 슬립 링 또는 적어도 하나의 다른 슬립 링을 포함하고, 이를 통해 적어도 하나의 다른 신호가 전달될 수 있다. 전송 디바이스는 특히 회전식 전송 디바이스이다. 전기 라인들 및/또는 제어 라인들은 바람직하게는 전송 디바이스의 슬립 링들을 통해 이어진다. 이롭게도, 전송 디바이스의 전기 라인들 및/또는 제어 라인들은 전송 디바이스의 별개의 슬립 링들을 통해 이어진다. 제어 신호들을 전송하는 슬립 링들은, 예를 들면, 또한 제어 신호 슬립 링들로 지칭된다.
안전 스위칭 디바이스에 의해, 특히 제어 라인들 중 하나 또는 적어도 하나에서의 단락-회로가 검출될 수 있다. 단락-회로의 경우에, 관련된 제어 라인은 특히 무전압이거나 및/또는 제로 전위이거나 및/또는 L 레벨이다. 바람직하게는, 안전 스위칭 디바이스에 의해, 제어 라인들 중 하나 또는 적어도 하나와 전기 라인들 중 하나 또는 적어도 다른 하나 사이의 교차-회로가 검출될 수 있는데, 전기 라인은, 예를 들면, 다른 신호를 전달하는 라인일 수 있다. 교차-회로의 경우에, 관련된 제어 라인은 용인하기 어려운 전압 값들을 취하는데, 이것은 이롭게도 안전 스위칭 디바이스에 의해 검출될 수 있다.
드라이브 시스템들은 바람직하게는 각각의 경우에 모터 제어부 및 모터를 포함하고, 모터는 특히 전기 모터이다. 모터 제어부들은 특히 각각의 경우에 인버터, DC-DC 컨버터 및/또는 다른 정류기들을 포함한다. 드라이브 시스템들의 수는 특히 3 개이다.
안전 스위칭 디바이스는 바람직하게는 적어도 하나의 제어 유닛을 포함한다. 특히, 제어 유닛에 의해, 타당성 체크 및/또는 각각의 비교 및/또는 단락-회로 검출 및/또는 교차-회로 검출이 수행될 수 있다. 제어 유닛은, 예를 들면, 마이크로프로세서, 마이크로제어기, 주문형 집적 회로(ASIC), 필드 프로그래밍 가능 게이트 어레이(FPGA) 및/또는 신호 프로세싱의 다른 프로그래밍 가능 회로를 형성 또는 포함한다.
안전 스위칭 디바이스는 바람직하게는 적어도 하나의 스위칭 디바이스를 포함하고, 적어도 하나의 스위칭 디바이스에 의해, 드라이브 시스템들 및/또는 모터 제어부들 각각에는 활성화 신호가 공급될 수 있다. 특히, 스위칭 디바이스는 제어 유닛에 의해 제어될 수 있다. 활성화 신호는 모든 드라이브 시스템들에 대한 공통 활성화 신호일 수 있다. 그러나, 바람직하게는, 드라이브 시스템들 각각 및/또는 모터 제어부들 각각에는 적어도 하나의 스위칭 디바이스에 의해 별개의 활성화 신호가 공급될 수 있다. 활성화 신호들은 특히 직류 전압 신호들이다. 각각의 활성화 신호는 바람직하게는, 예를 들면, 24 V의 직류 전압이거나 이를 전달한다. 이롭게도, 피치 시스템은 활성화 신호들을 공급한다. 바람직하게는, 활성화 신호들 각각이 드라이브 시스템들 중 하나에 할당된다. 예로서, 활성화 신호들 각각은 각각의 드라이브 시스템 및/또는 각각의 모터 제어부에 의해 전달되어, 활성 신호들 각각이 안전 스위칭 디바이스 및/또는 스위칭 디바이스에 의해 각각의 드라이브 시스템 및/또는 각각의 모터 제어부에 속하게 될 수 있다. 활성화 신호들이 드라이브 시스템들 및/또는 모터 제어부들에 공급되면, 드라이브 시스템들 및/또는 모터 제어부들에 의해 안전한 위치로의 이동이 수행된다. 따라서, 활성화 신호들에 의해, 이것은 안전한 위치로의 이동을 수행하기 위해 드라이브 시스템들 및/또는 모터 제어부들로 시그널링될 수 있다. 스위칭 디바이스는 바람직하게는 하나 또는 적어도 하나의 릴레이를 포함하거나 하나 또는 적어도 하나의 릴레이에 의해 형성된다. 따라서, 특히, 안전 스위칭 디바이스는 또한 안전 릴레이로 지칭될 수 있다. 바람직하게는, 안전 시스템은, 예를 들면, 확장을 위해, 복수의 안전 릴레이들(안전 스위칭 디바이스들)을 포함하고, 이들은 특히 서로에 연결될 수 있다. 이롭게도, 피치 시스템은 이러한 안전 릴레이를 포함한다. 바람직하게는, 안전 릴레이들 각각은 안전 스위칭 디바이스와 관련하여 설명된 모든 구성들에 따라 설계 및/또는 개발될 수 있다.
구성에 따라, 안전 스위칭 디바이스에 의해, 적어도 2 개의 신호들이 생성될 수 있고, 적어도 2 개의 신호들은 전송 디바이스에 의해 안전 스위칭 디바이스로부터 제어기로 전송될 수 있다. 이러한 신호들은 또한 이하에서 테스트 신호들로 지칭될 것이다. 제어기에 의해 테스트 신호들로부터 특히 제어 신호들이 형성될 수 있다. 이롭게도, 제어기에 의해, 적어도 2 개의 스위치들이 스위칭될 수 있고, 스위치의 입력 측 상에서, 각각의 경우에 테스트 신호들 중 하나가 인가되고, 제어 신호들은 스위치들로부터의 출력 신호들에 의해 형성된다. 바람직하게도, 이러한 방식으로, 특히 스위치들의 폐쇄 상태에서, 2 개의 신호 루프들이 생성되어, 에러 검출 신뢰성이 추가로 증가된다. 스위치들이 특히 제어기에 할당될 수 있다.
테스트 신호들은 특히 각각의 경우에 전송 디바이스의 전기 라인들 중 하나를 통해 전송되고, 테스트 신호들을 전달하는 라인들은 또한 테스트 신호 라인들로 지칭된다. 바람직하게는, 전송 디바이스는 슬립 링들을 포함하고, 슬립 링들을 통해 테스트 신호들이 전달되거나 및/또는 테스트 신호 라인들이 이어진다. 이러한 슬립 링들은, 예를 들면, 테스트 신호 슬립 링들로 또한 지칭된다.
이롭게도, 테스트 신호들은, 자신들이 바람직하게는 제로와 상이한 지정된 전압을 갖도록 생성될 수 있다. 특히 테스트 신호들은 직류 전압, 바람직하게는 제로와 상이한 직류 전압, 예를 들면, 24 V의 직류 전압을 갖는다. 이롭게도, 테스트 신호들은 레벨 H를 갖는다. 테스트 신호들은 바람직하게는 동일하거나 및/또는 중복된 신호들이다.
바람직하게는, 스위치들은 풍력 터빈들의 의도된 바와 같은 동작 동안에 폐쇄된다. 따라서, 테스트 신호들은 특히 안전 스위칭 디바이스로 루프 백된다. 이롭게도, 스위치들은 안전한 위치로 이동하기 위한 이동을 수행하기 위해 제어기에 의해 개방될 수 있다. 마찬가지로, 스위치들이 역전 스위치들이 되는 것이 가능하고, 역전 스위치들에 의해 스위치들의 개방 시에 제어 라인들은 제로 전위 및/또는 레벨 L에 배치된다. 따라서, 스위치들을 개방함으로써, 제어 신호들은 무전압이 되거나 및/또는 레벨 L 및/또는 제로 전위를 갖는다. 스위치들의 폐쇄 상태에서, 제어 신호들은 특히 테스트 신호들에 대응한다. 스위치들의 개방 상태에서, 바람직하게는 제어 라인들 상에서 어떠한 전압도 존재하지 않아서, 제어 신호들이 존재하지 않거나 및/또는 각각의 경우에 레벨 L 및/또는 제로 전위에 대응하여 어떠한 전압도 전달하지 않는다.
본 발명의 이로운 구성에 따라, 안전 스위칭 디바이스 또는 디바이스들은 슬립 링들을 통해 적어도 2 개의 신호들을 제어기로 전송한다. 제어기에서, 이러한 신호들은 대응하는 SRP/CS를 통해 스위칭되고, 전송 디바이스를 통해 피치 시스템으로 다시 지향된다. 인접한 기계 부분의 안전 회로(예를 들면, 전송 디바이스)에서, 안전-관련 에러(예를 들면, 케이블 파손, 교차-회로, 단락-회로, 채널 홉 및 따라서 간섭 전압 등)가 존재하면, 이것은 피치 시스템 내의 안전 스위칭 디바이스 또는 디바이스들에 의해 검출된다. 시스템 제어부 바로 옆의 및 시스템 제어부와 독립적인 안전 스위칭 디바이스 또는 디바이스들은 모든 3 개의 드라이브 시스템들에 대해 "안전한 위치로의 이동"을 "신뢰할 수 있게" 개시한다. 3 개의 드라이브 시스템들 각각은 안전 스위칭 디바이스의 별개의 릴레이 출력을 통해 제어된다.
제어기는 바람직하게는 로직 유닛을 포함하거나 이를 형성한다. 구성에 따라, 적어도 하나의 입력 신호가 제어기에 공급되고, 적어도 하나의 입력 신호는 제어기에 의해 평가될 수 있고, 적어도 하나의 제어 신호 및/또는 제어 신호들은 적어도 하나의 입력 신호의 함수로서 생성될 수 있다. 따라서, 제어기에 의해, 적어도 하나의 입력 신호를 평가함으로써, 안전 스위칭 디바이스의 제어 신호가 안전한 위치로의 이동을 수행하기 위한 드라이브 시스템들에 대한 커맨드를 시그널링하는지가 결정될 수 있다.
개발에 따라, 적어도 하나의 입력 신호는 고차 제어기에 의해 생성될 수 있다. 따라서, 고차 제어기가 에러를 검출하여 풍력 터빈을 중지시킬 필요가 있다면, 커맨드가 안전 스위칭 디바이스로 시그널링되어, 안전한 위치로의 이동을 수행하도록 드라이브 시스템들을 제어할 수 있다. 고차 제어기는, 예를 들면, 풍력 터빈 제어기 또는 터빈 제어기로 또한 지칭된다. 부가적으로 또는 대안적으로, 적어도 하나의 센서를 포함하고 제어기에 접속되는 센서 디바이스가 제공되고, 센서 디바이스에 의해, 입력 신호가 적어도 하나의 센서 신호의 함수로서 생성될 수 있다.
적어도 하나의 센서에 의해, 바람직하게는 풍력 터빈의 적어도 하나의 동작 파라미터가 검출될 수 있다. 따라서, 제어 신호 및/또는 입력 신호는 바람직하게는 적어도 하나의 동작 파라미터의 함수이다. 적어도 하나의 동작 파라미터가 수용할 수 없다는 것을 입력 신호의 평가가 보여주면, 제어기에 의해 제어 신호들을 통해 커맨드가 안전 스위칭 디바이스로 시그널링되어, 안전한 위치로의 이동을 수행하도록 드라이브 시스템들을 제어할 수 있다.
풍력 터빈은 바람직하게는 로터를 포함한다. 특히, 로터는 기계 부분에 대해, 바람직하게는 로터 축을 중심으로 회전 가능하다. 이롭게도, 로터는 기계 부분 상에서 지지되어, 로터는 바람직하게는 로터 축을 중심으로 회전할 수 있다. 로터는 바람직하게는 로터 허브 및 복수의 로터 블레이드들을 갖고, 복수의 로터 블레이드들 각각은 특히 로터 상에서 지지되어, 그들은 블레이드 축을 중심으로 회전할 수 있다. 로터 블레이드들의 수는 바람직하게는 3 개이다.
특히, 로터 블레이드들의 블레이드 축들은 로터 축에 대해 수직으로 또는 대략 수직으로 이어진다.
기계 부분은 특히 풍력 터빈의 디바이스들 및/또는 기계들을 포함한다. 예를 들면, 기계 부분은 로터에 의해 구동될 수 있는 발전기를 포함한다. 기계 부분은 또한 고차 제어기를 포함할 수 있다. 풍력 터빈은 바람직하게는 타워를 포함하고, 타워의 상단부에서 기계 부분이 제어된다.
로터는 특히 피치 시스템을 포함한다. 이롭게도, 피치 시스템은 로터에 배열된다. 로터 블레이드들 각각에는 바람직하게는 드라이브 시스템들 중 하나가 할당된다. 특히, 각각의 로터 블레이드는 자신에게 할당된 드라이브 시스템에 의해 자신의 블레이드 축을 중심으로 회전될 수 있다.
각각의 로터 블레이드는 바람직하게는 드라이브 시스템들 중 하나 이상에 기계적으로 연결되고, 특히 드라이브 시스템이 로터 블레이드에 할당된다. 각각의 로터 블레이드가 드라이브 시스템들 중 하나보다 더 많은 드라이브 시스템에 기계적으로 연결되면, 이들은 바람직하게는 마스터/슬레이브 장치를 형성한다. 이롭게도, 각각의 로터 블레이드는 모터들 중 하나, 특히 자신에게 할당된 드라이브 시스템의 모터에 기계적으로 연결된다. 안전한 위치로의 이동 동안에, 특히 로터 블레이드들은 드라이브 시스템들에 의해 안전한 위치로 회전되고, 안전한 위치는 또한 페더링(feathering) 위치로 또한 지칭된다. 바람직하게는, 안전한 위치로의 이동 동안에, 로터 블레이드들은 바람직하게는 최단 경로를 통해 안전한 위치로 전달되고, 안전한 위치는 특히 로터 평면에 관련하여 이롭게도 로터 블레이드들의 90°위치에 대응한다. 따라서, 바람직하게는, 안전한 위치로의 이동 동안에, 특히 로터 평면에 관련하여 로터 블레이드들의 블레이드 각도들(피치 각도들)은 특히 90°의 각도로 설정되거나 및/또는 예를 들면, 0° 또는 예를 들면, 0°와 대략 30°의 시작 각도로부터 바람직하게는 90°의 종료 각도로 변경된다.
바람직하게는, 피치 시스템은, 특히 피치 시스템을 포함하는 로터와 함께, 인접한 기계 부분에 대해, 바람직하게는 로터 축을 중심으로 회전될 수 있다. 바람직하게는, 적어도 하나의 센서는 속도 센서이고, 속도 센서에 의해, 특히 기계 부분에 대해 피치 시스템의 속도 및/또는 피치 시스템을 포함하는 로터의 속도가 검출될 수 있다. 제어기에 의해 적어도 하나의 입력 신호의 평가의 결과가 이러한 속도가 지정된 속도 임계치에 도달하거나 속도 임계치 미만으로 떨어진다는 것이면, 안전 스위칭 디바이스에는 제어기에 의해 특히 커맨드가 시그널링되어, 안전한 위치로의 이동을 수행하도록 드라이브 시스템들을 제어할 수 있다. 바람직하게는, 센서가 중복 방식으로 제공되어, 적어도 하나의 입력 신호가 적어도 2 개, 특히 중복된 입력 신호들의 형태로 제어기에 공급될 수 있다. 이러한 방식으로, 과도한 속도의 경우에 풍력 터빈의 중지는 센서들 중 하나의 고장의 경우에조차 보장될 수 있다.
안전 시스템은 바람직하게는 SRP/CS의 컴포넌트 부분이다. 특히, 안전 시스템은 풍력 터빈을 위한 기계류 지침에 따라 설계된다.
풍력 터빈은 특히 안전 시스템을 포함한다. 따라서, 본 발명에 따른 안전 시스템은 바람직하게는 풍력 터빈 내의 안전 시스템이거나 풍력 터빈의 안전 시스템이다.
본 발명은 또한 기계 부분, 로터가 회전할 수 있도록 기계 부분 상에서 지지되는 로터(복수의 로터 블레이드들이 블레이드 축을 중심으로 회전할 수 있도록 로터 허브 상에서 각각 지지되는 복수의 로터 블레이드들 및 로터 허브를 포함함), 및 적어도 하나의 안전 시스템을 갖는 풍력 터빈에 관한 것이다. 안전 시스템은 특히 본 발명에 따른 안전 시스템이고, 본 발명에 따른 안전 시스템은 이런 연유로 설명된 모든 구성들에 따라 개발될 수 있다.
본 발명은 또한 풍력 터빈에 대한 안전 시스템 및 풍력 터빈 내의 안전 시스템의 애플리케이션에 관한 것이며, 안전 시스템은 복수의 드라이브 시스템들 및 적어도 하나의 안전 스위칭 디바이스를 포함하는 피치 시스템을 포함하고, 적어도 하나의 안전 스위칭 디바이스에 의해, 드라이브 시스템들 각각은 적어도 하나의 제어 신호에 따라 안전한 위치로의 이동을 수행하도록 제어될 수 있고, 안전 회로는 피치 시스템에 인접한 기계 부분에 제공되고, 전송 디바이스 및 제어기를 포함하고, 제어기에 의해 적어도 하나의 제어 신호가 생성되고, 제어기의 전송 디바이스에 의해 제어 신호는 안전 스위칭 디바이스로 전송되고, 제어 신호는 적어도 2 개의 제어 신호들의 형태로 제어기에 의해 생성 또는 출력되고, 전송 디바이스에 의해 제어 신호들은 제어기로부터 안전 스위칭 디바이스로 전송되고, 안전 스위칭 디바이스에 의해, 특히 제어 신호들의 평가를 통해, 안전 회로, 예를 들면, 자신의 전송 디바이스에서의 안전-관련 에러가 검출될 수 있고, 그러한 에러가 존재하는 경우에, 드라이브 시스템들 각각은 안전 스위칭 디바이스에 의해 안전한 위치로의 이동을 수행하도록 제어될 수 있다. 본 발명에 따른 애플리케이션은 본 발명에 따른 안전 시스템과 관련하여 설명된 모든 구성들에 따라 개발될 수 있다. 바람직하게는, 제어 신호는 적어도 2 개의 제어 신호들 형태로 제어기에 의해 중복으로 생성 및/또는 출력된다.
본 발명은 또한 안전 시스템을 갖는 풍력 터빈을 제어하기 위한 방법에 관한 것이며, 안전 시스템은 복수의 드라이브 시스템들 및 적어도 하나의 안전 스위칭 디바이스를 포함하는 피치 시스템을 포함하고, 드라이브 시스템들 각각은 적어도 하나의 제어 신호에 따라 안전한 위치로의 이동을 수행하도록 제어될 수 있고, 안전 회로는 피치 시스템에 인접한 기계 부분에 제공되고, 전송 디바이스 및 제어기를 포함하고, 제어기에 의해 적어도 하나의 제어 신호가 생성되고, 제어기의 전송 디바이스에 의해 제어 신호는 안전 스위칭 디바이스로 전송되고, 제어 신호는 적어도 2 개의 제어 신호들의 형태로 제어기에 의해 생성 또는 출력되고, 전송 디바이스에 의해 제어 신호들은 제어기로부터 안전 스위칭 디바이스로 전송되고, 안전 스위칭 디바이스에 의해, 특히 제어 신호들의 평가를 통해, 안전 회로, 예를 들면, 자신의 전송 디바이스에서의 안전-관련 에러가 검출될 수 있고, 그러한 에러가 존재하는 경우에, 드라이브 시스템들 각각은 안전 스위칭 디바이스에 의해 안전한 위치로의 이동을 수행하도록 제어될 수 있다. 본 발명에 따른 방법은 본 발명에 따른 안전 시스템과 관련하여 설명된 모든 구성들에 따라 개발될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 방법은 본 발명에 따른 안전 시스템을 사용하여 수행된다. 바람직하게는, 제어 신호는 적어도 2 개의 제어 신호들 형태로 제어기에 의해 중복으로 생성 및/또는 출력된다.
본 발명은 특히 아래에 표시된 이점들을 제안한다.
- 제어 시스템 및 안전 시스템의 분명한 분리.
제어 시스템은 결함들을 검출하고, 적절한 조치들을 개시하고, 이로써 기계를 다시 정상 동작 범위 내에 배치해야 한다.
안전 시스템은 일단 안전-관련 한계값들이 초과되면 자동적으로 응답해야 한다.
- 이어서 안전 시스템만이 SRP/CS의 컴포넌트이고, 기계류 지침을 준수해야 한다.
- 성능 레벨은 기계류 제조자에 의해 명시되고, 따라서 표준 "EN ISO 13849-1/2"을 준수한다.
- 피치 시스템과 인접한 기계 부분(예를 들면, 슬립 링, 톱박스) 사이의 신뢰할 수 있는 SRP/CS 링크의 생성.
- 안전 시스템만이 "제어 시스템의 안전-관련 부분들(SRP/CS)"의 컴포넌트이다. 제어 시스템은 특히 안전 시스템에 종속된다. 따라서, 안전 시스템은 제어 시스템 소프트웨어와 독립적이고, 일단 안전-관련 한계값들이 초과되면, 자동적으로 조치들을 개시한다.
본 발명은 바람직한 실시예들을 사용하고 도면을 참조하여 다음에 설명된다. 도면은 다음과 같이 도시한다.
도 1은 풍력 터빈의 개략도이다.
도 2는 풍력 터빈의 로터의 개략적인 전면도이다.
도 3은 풍력 터빈의 피치 시스템의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 풍력 터빈의 안전 시스템의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 풍력 터빈의 안전 시스템의 개략도이다.
도 6은 알려진 안전 시스템의 개략도이다.
도 1은 풍력 터빈의 개략도이다.
도 2는 풍력 터빈의 로터의 개략적인 전면도이다.
도 3은 풍력 터빈의 피치 시스템의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 풍력 터빈의 안전 시스템의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 풍력 터빈의 안전 시스템의 개략도이다.
도 6은 알려진 안전 시스템의 개략도이다.
도 1은 기초(foundation)(2) 상에 서있는 타워(3)를 갖는 터빈(1)을 도시하고, 기초(2)의 반대편인 타워(3)의 상단부 상에서 기계 베이스(4)가 지지되어 나셀(nacelle)(5)을 지지한다. 기계 베이스(4) 상에서, 로터 축(7)을 중심으로 회전할 수 있는 로터(6)가 지지되고, 여기서 로터(6)의 개략적인 전면도가 도 2에 도시된다. 로터(6)는 로터 허브(8) 및 그에 접속된 로터 블레이드들(9, 10 및 11)을 갖고, 로터 블레이드들은 로터 허브(8)에 대해 자신들의 블레이드 축(12, 13 및 14)을 중심으로 각각 회전 가능하다. 여기서 블레이드 축들(12, 13 및 14)은 로터 축(7)에 대해 수직으로 또는 대략 수직으로 이어진다. 로터 블레이드들(9, 10 및 11) 각각은 드라이브 시스템(15, 16 또는 17)(도 3 참조)에 기계적으로 연결되고, 드라이브 시스템에 의해 각각의 로터 블레이드는 연관된 블레이드 축을 중심으로 회전 가능하다.
로터(6)는 기계 베이스(4)에 고정되고 나셀(5) 내에 배열되는 발전기(18)에 기계적으로 연결된다. 로터(6)는 자신의 로터 축(7)을 중심으로 바람(19)에 의해 회전되고, 여기서 발전기(18)에 의한 로터(6)의 회전 에너지는 적어도 부분적으로 전기 에너지로 변환된다. 풍력 터빈(1)의 제어된 동작을 위해 고차 제어기(20)가 제공되고, 그 중에서도 고차 제어기에 의해 드라이브 시스템들(15, 16 및 17)이 제어된다. 드라이브 시스템들(15, 16 및 17) 각각은 모터(21) 및 연관된 모터 제어부(22)를 갖고, 여기서 드라이브 시스템(15)의 모터(21)가 도 1에 개략적으로 도시된다. 드라이브 시스템들(15, 16 및 17)은 도 3의 개략(부분)적인 도면에 도시된 바와 같이 로터(6) 내에 배열된 피치 시스템(23)의 부분이다. 풍력 터빈(1)이 의도된 바와 같이 동작될 때, 피치 시스템(23)은 로터 블레이드들을 원하는 블레이드 각도 위치들로 회전시키기 위해 고차 제어기(20)에 의해 제어된다. 또한, 도 3에서, 릴레이(41)를 갖는 안전 스위칭 디바이스(24)가 도시되고, 안전 스위칭 디바이스에 의해 각각의 모터 제어부(22)에는, 본원에서 24 V인 활성화 신호가 별개의 릴레이 출력을 통해 공급될 수 있다. 활성화 신호들은 "축 1로부터의 24 V", "축 2로부터의 24 V" 및 "축 3으로부터의 24 V"로 지칭된다. 활성화 신호들이 모터 제어부들(22)에 공급되면, 드라이브 시스템들(15, 16 및 17)은 안전한 위치로의 이동을 수행한다. 드라이브 시스템(15)은 또한 "축 1"로 지칭되고, 드라이브 시스템(16)은 "축 2"로 지칭되고, 드라이브 시스템(17)은 "축 3"으로 지칭된다. 활성화 신호들은 드라이브 시스템들로부터 발신되고, 여기서 활성화 신호 "축 1로부터의 24 V"는 드라이브 시스템(15)으로부터 발신되고, 활성화 신호 "축 2로부터의 24 V"는 드라이브 시스템(16)으로부터 발신되고, 활성화 신호 "축 3으로부터의 24 V"는 드라이브 시스템(17)으로부터 발신된다.
도 4는 제 1 실시예에 따른 안전 시스템(25)의 개략도이고, 여기서 2 개의 센서들(센서 1, 센서 2)(26 및 27)은 평가 디바이스(센서 평가)(28)에 접속되고, 센서들(26 및 27)에 의해 제공되는 센서 신호들의 평가 디바이스에 의한 신호 프로세싱이 발생한다. 여기서 센서들(26 및 27) 및 평가 디바이스(28)는 함께 센서 디바이스를 형성한다. 센서들(26 및 27)은 특히 중복(redundant) 방식으로 풍력 터빈의 하나 또는 적어도 하나의 동작 파라미터를 캡처한다. 동작 파라미터는, 예를 들면, 로터(6)의 속도이거나 이를 포함하고, 센서들(26 및 27)은 특히 속도 센서들이고, 속도 센서에 의해 로터 축(7)을 중심으로 한 로터(6)의 회전 속도가 캡처될 수 있다. 프로세싱된 센서 신호들은 제어기(로직 유닛)(29)에 공급되고, 제어기에 의해, 캡처된 동작 파라미터가 허용된 한계들 내에 있는지가 검출될 수 있다. 특히, 제어기(29)에 의해, 캡처된 속도가 지정된 속도 임계값에 도달하거나 이를 초과하는지에 대한 체크가 이루어진다. 제어기(29)는 2 개의 동일한 제어 신호들(EFC 1 및 EFC 2)을 생성하고, 이들을 전송 디바이스(SR)(32)의 슬립 링들(30 및 31)을 통해 안전 스위칭 디바이스(안전 릴레이)(24)로 전달한다. 동작 파라미터가 허용된 한계들 내에 있거나 및/또는 속도가 속도 임계값 미만이면, 제어 신호들(EFC 1 및 EFC 2)은 각각의 경우에 레벨 H에 대응하는 24 V의 직류 전압을 전달한다. 동작 파라미터가 허용된 제한들 외부에 있거나 및/또는 속도가 속도 임계값보다 크거나 이와 동일하면, 제어 신호들(EFC 1 및 EFC 2)은 레벨 L에 대응하는 0 V의 전압을 전달한다.
센서들(26 및 27), 평가 디바이스(28), 제어기(29) 및 전송 디바이스(32)는 풍력 터빈(1)의 기계 부분에 제공되는 안전 회로를 함께 형성한다. 기계 부분은 특히 기계 베이스(4) 및/또는 기계 베이스 상에 제공되는 디바이스들 및/또는 기계들을 포함하고, 여기서 피치 시스템(23)을 갖는 로터(6)는 기계 부분에 속하지 않는다. 안전 회로 및 안전 스위칭 디바이스(24) 및/또는 안전 회로 및 피치 시스템(23)은 바람직하게는 함께 안전 체인을 형성한다.
안전 스위칭 디바이스(24)는 단락- 및 교차-회로 검출을 포함하여, 안전 스위칭 디바이스(24)에 의해, 제어 신호들(EFC 1 및 EFC 2)을 전달하는 전송 디바이스(32)의 제어 라인들(33 및 34) 내의 단락- 및 교차-회로들은 제어 신호들의 전송에서 에러들로서 검출될 수 있다. 또한, 안전 스위칭 디바이스(24)에 의해, 제어 신호들의 전송에서의 다른 에러들, 가령, 예를 들면, 케이블 파손 및/또는 채널 홉(hop)이 또한 검출 가능하다. 안전 스위칭 디바이스(24)에 의해, 제어 신호들 및/또는 제어 신호들의 전송에서의 에러가 캡처되면, 안전 스위칭 디바이스(24)는 자신의 릴레이(41)의 동작에 의해 연관된 활성화 신호를 각각의 모터 제어부(22)에 공급하여, 드라이브 시스템들(15, 16 및 17)은 안전한 위치로의 이동을 수행한다. 제어 신호들 및/또는 제어 신호들의 전송에서의 에러는, 예를 들면, 제어 신호들이, 예를 들면, 결함들로 인해 서로 상이한 경우에, 특히, 제어 신호들이 지정된 양보다 더 많이 서로 상이한 경우에 존재한다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 안전 시스템(25)의 개략도이고, 여기서 제 1 실시예의 특징들과 동일하거나 유사한 특징들에는 제 1 실시예에서와 같이 동일한 참조 번호들이 제공된다. 안전 스위칭 디바이스(24)는 2 개의 전기 테스트 신호들을 생성하고, 그 신호들은 별개의 테스트 신호 라인들(35 및 36)을 통해 공급되고, 전송 디바이스(32)의 슬립 링들(37 및 38)을 통해 전기 스위치들(39 및 40)의 입력들에 전달된다. 테스트 신호들은 각각의 경우에 레벨 H에 대응하는 24 V의 직류 전압을 전달한다. 제어 라인들(33 및 34)은 스위치들(39 및 40)의 출력들에 접속되고, 여기서 스위치들(39 및 40)은 제어기(로직 유닛)에 의해 스위칭 가능하고, 그의 결과로서 제어 신호들(EFC 1 및 EFC 2)이 생성될 수 있다. 스위치들(39 및 40)의 폐쇄 상태에서, 테스트 신호들은 제어 라인들(33 및 34)을 통해 안전 스위칭 디바이스(24)로 루프 백(loop back)되어, 제어 신호들(EFC 1 및 EFC 2)은 각각의 경우에 레벨 H에 대응하는 24 V의 직류 전압을 전달한다. 따라서, 스위치들(39 및 40)의 폐쇄 상태에서, 제어 신호들(EFC 1 및 EFC 2)은 테스트 신호들에 대응한다. 다른 한편으로 스위치들(39 및 40)의 개방 상태에서는, 제어 라인들(33 및 34) 상에 어떠한 전압도 존재하지 않아서, 제어 신호들(EFC 1 및 EFC 2)이 존재하지 않거나 및/또는 각각의 경우에 레벨 L에 대응하는 어떠한 전압도 전달하지 않는다.
제 2 실시예의 추가적인 설명을 위해, 제 1 실시예의 설명에 대한 참조가 이루어진다. 특히, 제 2 실시예에 따른 안전 시스템은 제 1 실시예에 따른 안전 시스템을 대체할 수 있다.
1: 풍력 터빈 2: 기초
3: 타워 4: 기계 베이스
5: 나셀 6: 로터
7: 로터 축 8: 로터 허브
9: 로터 블레이드 10: 로터 블레이드
11: 로터 블레이드 12: 블레이드 축
13: 블레이드 축 14: 블레이드 축
15: 드라이브 시스템 16: 드라이브 시스템
17: 드라이브 시스템 18: 발전기
19: 바람 20: 고차 제어기
21: 모터 22: 모터 제어부
23: 피치 시스템 24: 안전 스위칭 디바이스
25: 안전 시스템 26: 센서
24: 센서 28: 평가 디바이스
29: 로직 유닛/제어기 30: 슬립 링
31: 슬립 링 32: 전송 디바이스
33: 전기 제어 라인 34: 전기 제어 라인
35: 전기 테스트 신호 라인 36: 전기 테스트 신호 라인
37: 슬립 링 38: 슬립 링
39: 저기 스위치 40: 전기 스위치
41: 안전 스위칭 디바이스 릴레이
3: 타워 4: 기계 베이스
5: 나셀 6: 로터
7: 로터 축 8: 로터 허브
9: 로터 블레이드 10: 로터 블레이드
11: 로터 블레이드 12: 블레이드 축
13: 블레이드 축 14: 블레이드 축
15: 드라이브 시스템 16: 드라이브 시스템
17: 드라이브 시스템 18: 발전기
19: 바람 20: 고차 제어기
21: 모터 22: 모터 제어부
23: 피치 시스템 24: 안전 스위칭 디바이스
25: 안전 시스템 26: 센서
24: 센서 28: 평가 디바이스
29: 로직 유닛/제어기 30: 슬립 링
31: 슬립 링 32: 전송 디바이스
33: 전기 제어 라인 34: 전기 제어 라인
35: 전기 테스트 신호 라인 36: 전기 테스트 신호 라인
37: 슬립 링 38: 슬립 링
39: 저기 스위치 40: 전기 스위치
41: 안전 스위칭 디바이스 릴레이
Claims (15)
- 풍력 터빈을 위한 안전 시스템으로서,
복수의 드라이브 시스템들(15, 16, 17) 및 적어도 하나의 안전 스위칭 디바이스(24)를 포함하는 피치(pitch) 시스템(23) ― 상기 적어도 하나의 안전 스위칭 디바이스(24)에 의해, 상기 드라이브 시스템들(15, 16, 17) 각각은 적어도 하나의 제어 신호에 따라 안전한 위치로의 이동을 수행하도록 제어될 수 있음 ― ,
상기 피치 시스템(23)에 인접한 기계 부분에 제공되고, 전송 디바이스(32) 및 제어기(29)를 포함하는 안전 회로 ― 상기 제어기(29)에 의해, 상기 적어도 하나의 제어 신호가 생성될 수 있고, 상기 적어도 하나의 제어 신호는 상기 전송 디바이스(32)에 의해 상기 제어기(29)로부터 안전 스위칭 디바이스(24)로 전송될 수 있음 ― 를 포함하고,
상기 제어 신호는 적어도 2 개의 제어 신호들(EFC 1, EFC 2)의 형태로 상기 제어기(29)에 의해 생성 및/또는 출력될 수 있고,
상기 제어 신호들(EFC 1, EFC 2)은 상기 전송 디바이스(32)에 의해 상기 제어기(29)로부터 상기 안전 스위칭 디바이스(24)로 전송될 수 있고,
안전-관련 에러가 상기 제어 신호들(EFC 1, EFC 2)을 평가함으로써 상기 안전 스위칭 디바이스(29)에 의해 상기 안전 회로에서 검출될 수 있고, 상기 드라이브 시스템들(15, 16, 17) 각각은, 그러한 에러가 존재하면 안전한 위치로 이동하도록 제어될 수 있는,
풍력 터빈을 위한 안전 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 적어도 2 개의 제어 신호들(EFC 1, EFC 2) 형태의 상기 제어기(29)로부터의 제어 신호는 중복(redundant) 방식으로 생성될 수 있는,
풍력 터빈을 위한 안전 시스템. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 안전 스위칭 디바이스(24)에 의해, 상기 제어 신호들(EFC 1, EFC 2)은 타당성(plausibility) 체크를 겪을 수 있고, 상기 안전 회로에서의 안전-관련 에러의 존재는 상기 타당성 체크의 결과로부터 검출될 수 있는,
풍력 터빈을 위한 안전 시스템. - 제 3 항에 있어서,
상기 안전 스위칭 디바이스(24)에 의해, 상기 제어 신호들(EFC 1, EFC 2)은 적어도 하나의 다른 신호와 함께 상기 타당성 체크를 겪을 수 있고, 상기 적어도 하나의 다른 신호는 상기 전송 디바이스(32)에 의해 상기 안전 스위칭 디바이스(24)로 전송될 수 있는,
풍력 터빈을 위한 안전 시스템. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 안전 스위칭 디바이스(24)는 단락(short)- 및 교차-회로 검출을 포함하는,
풍력 터빈을 위한 안전 시스템. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 안전 스위칭 디바이스(24)에 의해, 상기 제어 신호들(EFC 1, EFC 2)은 서로 비교될 수 있고, 상기 안전 회로에서의 안전-관련 에러의 존재는 상기 비교의 결과로부터 검출될 수 있는,
풍력 터빈을 위한 안전 시스템. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어 신호들(EFC 1, EFC 2)은, 상기 풍력 터빈의 의도된 바와 같은 동작 동안에, 지정된 제 1 신호 레벨을 갖고, 상기 안전한 위치로의 이동을 수행하기 위해 상기 제어기(29)에 의해 스위칭 오프될 수 있는,
풍력 터빈을 위한 안전 시스템. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 안전 스위칭 디바이스(24)에 의해, 상기 제어 신호들(EFC 1, EFC 2)의 신호 레벨은 서로 비교될 수 있고, 상기 안전 회로에서의 안전-관련 에러의 존재는, 상기 제어 신호들이 지정된 시간 기간에 대해 상이한 신호 레벨을 갖는다는 점에서 검출될 수 있는,
풍력 터빈을 위한 안전 시스템. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 안전 스위칭 디바이스(24)에 의해, 적어도 2 개의 테스트 신호들이 생성될 수 있고,
상기 전송 디바이스(32)에 의해, 상기 테스트 신호들은 상기 안전 스위칭 디바이스(24)로부터 상기 제어기(29)로 전송될 수 있고,
상기 제어기(29)에 의해, 상기 테스트 신호들로부터 상기 제어 신호들(EFC 1, EFC 2)이 형성될 수 있는,
풍력 터빈을 위한 안전 시스템. - 제 9 항에 있어서,
상기 제어기에 의해, 적어도 2 개의 스위치들(39, 40)이 스위칭될 수 있고, 상기 테스트 신호들 중 하나의 테스트 신호가 상기 스위치들(39, 40) 각각의 입력 측에 인가되며, 상기 제어 신호들(EFC 1, EFC 2)은 상기 스위치들(39, 40)로부터의 출력 신호들에 의해 형성되는,
풍력 터빈을 위한 안전 시스템. - 제 10 항에 있어서,
상기 스위치들(39, 40)은, 상기 풍력 터빈의 의도된 바와 같은 동작 동안에, 폐쇄되고, 상기 안전한 위치로의 이동을 수행하기 위해 상기 제어기(29)에 의해 개방될 수 있는,
풍력 터빈을 위한 안전 시스템. - 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어기(29)에는 적어도 하나의 입력 신호가 공급될 수 있고, 상기 적어도 하나의 입력 신호는 상기 제어기(29)에 의해 평가될 수 있고, 상기 제어 신호들(EFC 1, EFC 2)은 상기 적어도 하나의 입력 신호의 함수로서 생성될 수 있는,
풍력 터빈을 위한 안전 시스템. - 제 12 항에 있어서,
센서 디바이스가 상기 제어기(29)에 접속되고 ㅅ적어도 하나의 센서(26, 27)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 센서(26, 27)에 의해, 상기 입력 신호는 적어도 하나의 센서 신호의 함수로서 생성될 수 있고, 상기 함수는 상기 풍력 터빈의 적어도 하나의 동작 파라미터의 함수인,
풍력 터빈을 위한 안전 시스템. - 제 13 항에 있어서,
상기 센서(26, 27)가 중복 방식으로 제공되어, 상기 제어기(29)의 입력 신호가 적어도 2 개의 입력 신호들의 형태로 중복으로 공급될 수 있는,
풍력 터빈을 위한 안전 시스템. - 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전송 디바이스(32)는 슬립 링들(30, 31)을 포함하고, 상기 제어 신호들(EFC 1, EFC 2)은 상기 슬립 링들(30, 31)을 통해 전달될 수 있는,
풍력 터빈을 위한 안전 시스템.
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